[发明专利]蛋黄-壳结构二氧化锡-氮掺杂碳材料及其制备方法

权利要求书

1.一种蛋黄-壳结构二氧化锡-氮掺杂碳材料，其组成写成SnO2@void@N-C，其特征在于：多孔亚微米二氧化锡SnO₂为核，直径为200～400纳米；氮掺杂碳N-C为壳，壳厚度为15～20纳米，空腔内径为300～500纳米，N-C壳中，N元素的质量分数为8%～12%。

2.一种制备权利要求1所述蛋黄-壳结构二氧化锡-氮掺杂碳材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1) 配制乙醇和水的体积比为3:5的混合溶剂，将K₂SnO₃·3H₂O和尿素溶解于混合溶剂中使K₂SnO₃·3H₂O和尿素的物质的量浓度分别为15～17 mmol/L和0.45～0.55 mol/L；将上述溶液转移至聚四氟乙烯衬底的高压反应釜中，装满度为50%～80%，密封，140～150^oC恒温反应2～3小时；将高压反应釜自然冷却至室温，得到白色沉淀，用无水乙醇洗涤并离心分离3～5次以除去沉淀吸附的金属离子，在60～80^oC干燥8～12小时，得到多孔SnO₂球；

 (2) 配制乙醇和水的体积比为4:1的混合溶剂，然后将步骤(1)制备的多孔SnO₂球分散于该混合溶剂中，配成质量浓度为0.4～0.6g/L的悬浮液；在搅拌过程中加入质量分数为25%～27%的氨水，使氨水与悬浮液的体积比为1:50～1:100；随后加入质量浓度为0.92～0.94 g/mL的正硅酸乙酯TEOS，使得SnO₂与TEOS的质量比为1:12～1:36，室温下搅拌反应6～24小时获得白色沉淀，用无水乙醇洗涤并离心分离数次至离心液pH值为7～8，将白色沉淀在60～80^oC干燥8～12小时，得到SiO₂包覆SnO₂球SnO₂@SiO₂；

(3) 将步骤(2)制备的SnO₂@SiO₂分散于水中配成质量浓度为2～3 g/L的悬浮液，边搅拌边加入三羟甲基氨基甲烷Tris，将悬浮液的pH值调整到8～9；然后加入多巴胺且使多巴胺与SnO₂@SiO₂的质量比为1:1～1:2，室温搅拌12～24小时，之后用去离子水离心洗涤3～5次以除去未反应的多巴胺，在60～80^oC干燥8～12小时即可得到多巴胺包覆SnO₂@SiO₂黑色沉淀SnO₂@SiO₂@多巴胺；将所得到的SnO₂@SiO₂@多巴胺在惰性气体保护下，以2～4^oC/分钟的速率升温到150～170^oC并保温1～2小时，再以3～5^oC/分钟的速率升温到500～550^oC并保温3～5小时获得SnO₂@SiO₂@N-C；用质量分数为5%～10%的HF水溶液刻蚀SnO₂@SiO₂@N-C 0.5～1小时，然后用去离子水离心洗涤数次至离心液pH值为6.5～7.0，即可获得蛋黄-壳结构SnO₂@void@N-C。

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述惰性气体为氮气或氩气中的一种。